Наклон вверх

Tilt-up, tilt-slab или tilt-wall — это тип здания и метод строительства с использованием бетона . Хотя это экономически эффективный метод с более коротким временем завершения, ^[1] плохая работа при землетрясениях потребовала значительных требований по сейсмической модернизации в старых зданиях. ^[2]

При использовании метода наклона вверх бетонные элементы (стены, колонны, структурные опоры и т. д.) формируются горизонтально на бетонной плите ; обычно для этого требуется пол здания в качестве строительной формы, но может быть и временная бетонная поверхность для заливки вблизи отпечатка здания. После того, как бетон затвердеет, элементы «наклоняются» в вертикальное положение с помощью крана и закрепляются в этом положении до тех пор, пока не будут закреплены остальные структурные компоненты здания (крыши, промежуточные этажи и стены). ^{[3] [4]}

Строительство с наклоном вверх является распространенным методом строительства в Северной Америке, нескольких странах Карибского бассейна, Австралии и Новой Зеландии . Он не так широко используется в Европе или северных двух третях Азии. Он набирает популярность в Южной Азии, на Ближнем Востоке, в некоторых частях Африки, Центральной и Южной Америки.

Бетонные элементы также могут быть сформированы на заводах вдали от строительной площадки. ^[5] Наклонно-поворотное устройство отличается от сборного строительства или строительства из литья на заводе тем, что все элементы изготавливаются на рабочей площадке. Это устраняет ограничение по размеру, налагаемое транспортировкой элементов с завода на строительную площадку.

Строительство с подъемом вверх требует значительной организации и сотрудничества на строительной площадке. Хронологические этапы, которые необходимо выполнить для проекта подъема вверх, следующие: оценка участка, проектирование, фундаменты и плиты перекрытия, формирование панелей подъема вверх, размещение стали, закладные детали и вставки, размещение бетона, монтаж панелей и отделка панелей. ^{[1] [6]} После того, как площадка (поверхность заливки или плита перекрытия) затвердеет, сверху строятся формы . Обычно используется размерный пиломатериал, высококачественная фанера или древесноволокнистая плита, которая имеет по крайней мере одну гладкую поверхность, хотя алюминиевые или стальные формы также распространены. Плотники работают по инженерным чертежам, разработанным для каждой панели или элемента для строительства на месте. Они включают все дверные и оконные проемы, а также архитектурные особенности и другие желаемые формы, которые можно отлить в бетон. Шпильки , косынки и крепежные пластины расположены внутри формы для заделки в бетон. Формы обычно крепятся к поверхности заливки гвоздями для кладки или иным образом приклеиваются, чтобы предотвратить повреждение плиты перекрытия. ^[7]

Затем на поверхности формы распыляется химически активный разрушитель связи, чтобы предотвратить склеивание литого бетона с плитой. Это позволяет литообразному элементу отделиться от поверхности литья после его затвердевания. Это критически важный шаг, так как неправильный выбор или применение химикатов не позволит поднять панели и повлечет за собой дорогостоящий снос и переделку.

Сетка арматуры создается внутри форм после нанесения разделительного состава, отстоит от поверхности литья на желаемом расстоянии с помощью пластиковых «стульев». Размер арматуры и интервал между ней обычно указывается инженером-заявителем. ^[8]

Затем заливается бетон, заполняя нужную толщину и окружая все стальные вставки, встроенные элементы и арматуру. Затем бетон усаживается посредством вибрации, чтобы предотвратить образование пустот или сотовых эффектов. Формы снимаются, когда бетон затвердевает; крепится такелаж, и кран наклоняет панель или поднимает элемент на место. В случаях, когда пространство ограничено, бетонные элементы можно отливать один поверх другого или отливать штабелем. Довольно часто для этой цели заливается отдельная заливочная площадка, которая удаляется, когда панели возводятся. ^[9]

Краны используются для наклона бетонных элементов из литой плиты в вертикальное положение. Затем плиты чаще всего устанавливаются на фундамент и закрепляются распорками до тех пор, пока не будут установлены конструкционная сталь и диафрагма крыши.

Бетонные наклонные стены могут быть очень тяжелыми, иногда более 300 000 фунтов (140 тонн). ^[10] Большинство наклонных стеновых панелей спроектированы для работы с конструкцией крыши и/или конструкциями пола, чтобы противостоять всем силам; то есть, чтобы функционировать как несущие стены. Соединения с крышей и полом обычно представляют собой стальные пластины со шпильками с головками, которые были закреплены в формах до заливки бетона. Эти точки крепления прикручены болтами или приварены. Верхние точки крепления выполнены на фермах крыши . Внутренние стены могут присутствовать для дополнительной жесткости в конструкции здания по мере необходимости, известные как стены сдвига.

Изоляция может быть нанесена на любую сторону панелей или отлита как неотъемлемая часть панели между двумя слоями бетона для создания сэндвич -панелей. Бетон обладает способностью поглощать и хранить энергию и имеет большую массу, которая регулирует внутреннюю температуру ( тепловая масса ) и обеспечивает звукоизоляцию и долговечность. ^[1]

Как и все бетонные конструкции, наклонно-поворотные здания огнестойки . Кроме того, стеновые панели могут быть спроектированы так, чтобы прогибаться внутрь при повреждении, что минимизирует обрушение (это также можно сделать с помощью сборных панелей). ^[1]

Подъемно-поворотное устройство впервые было использовано в Америке около 1905 года. В 1908 году Роберт Акин запатентовал метод наклонно-плитного бетонного строительства, который использовался при строительстве Дома Шиндлера . ^[11] Первоначально возведение производилось с использованием наклонных столов, но развитие мобильных кранов и автобетоносмесителей позволило расширить применение подъемно-поворотного устройства. Подъемно-поворотное устройство получило широкую популярность в период строительного бума после Второй мировой войны . ^{[12] [13]} Подъемно-поворотное устройство успешно не применялось в Австралии до 1969 года. ^{[14] [15]}

Большинство ранних наклонно-подъёмных зданий были складами . Сегодня этот метод используется практически в каждом типе зданий от школ до офисных зданий, домов и отелей. Они варьируются от одного этажа до более семи и могут быть более 29 метров (96 футов) в высоту. ^[16]

Ранний пример этого метода можно найти в инновационном Доме Шиндлера, построенном в 1922 году в Западном Голливуде, Калифорния . Архитектор Рудольф Шиндлер утверждал, что с помощью небольшого ручного крана для подъема и крепления подъемных стен требовалось всего два рабочих. ^{[ необходима цитата ]}

Первый дом с подъемно-поворотным механизмом в Онтарио, Канада, был построен в 2017 году. ^[17]

Ранняя наклонно-подъёмная архитектура была очень минималистичной и коробчатой. Современные методы расширили диапазон внешнего вида и формы.

Подрядчику по подъемно-поворотным конструкциям доступно множество вариантов отделки: от красок и морилок до пигментированного бетона, отлитых деталей, таких как кирпич и камень, до агрессивной эрозионной отделки, такой как пескоструйная обработка и кислотное травление. Формы также являются особенностью, которая стала доминирующей на рынке подъемно-поворотных конструкций, со многими панелями, сконфигурированными с круглыми или эллиптическими отверстиями, верхними панелями, которые имеют фронтон или изогнуты, фасадами, которые изогнуты или сегментированы и имеют значительные площади остекления или других материалов.

Ассоциация по бетону Tilt-Up (TCA) — международная торговая ассоциация по бетонному строительству с подъемными конструкциями. TCA — это ассоциация, основанная на членстве, в которую входят около 500 членов по всему миру. ^[18] Членами TCA могут быть подрядчики (генеральные подрядчики или субподрядчики по подъемным конструкциям), инженеры, архитекторы, застройщики, консультанты, поставщики, специализированные торговые фирмы, преподаватели и студенты.

TCA предлагает своим членам в первую очередь образовательные, сетевые и ознакомительные преимущества. TCA также предлагает ежегодную программу наград за достижения, отмечая лучшие примеры подъемно-поворотного строительства в различных конечных применениях. ^[19]

После торнадо в Джоплине в 2011 году , в результате которого погибло семь человек в Home Depot , когда 100 000-фунтовые (45 тонн) панельные стены обрушились после того, как магазин был поражен торнадо EF5 , инженеры в статье, опубликованной в The Kansas City Star, раскритиковали эту практику. Они заявили, что как только одна стена падает, это создает эффект домино . Двадцать восемь человек в неукрепленном учебном зале в задней части здания выжили. Согласно исследованию обрушения, торнадо ударил по южному углу магазина и поднял крышу, в результате чего западные стены рухнули внутрь магазина. Стены с восточной стороны (где выжили люди) рухнули. Уцелели только две стены. Инженеры заявили, что более прочные соединения крыши со стеной могли смягчить обрушение. Два других больших магазина на углу, которые имели конструкцию из бетонных блоков ( Academy Sports + Outdoors и Walmart ), лишились крыш, но стены остались целыми. Эти здания не пострадали от торнадо напрямую, но здание Home Depot пострадало от прямого удара. Три человека погибли в Walmart, но 200 выжили. Инженеры рассказали Star, что когда бетонные блоки выходят из строя, они обычно распадаются, а не падают огромными плитами. Home Depot, у которой сотни магазинов построены с помощью подъемно-поворотного устройства, заявила, что не согласна с выводами и что будет использовать подъемно-поворотное устройство при восстановлении магазина в Джоплине. ^[20]

Вскоре после публикации статьи в Kansas City Star технический комитет Ассоциации по бетону Tilt-Up (TCA) сформировал целевую группу для расследования заявлений, представленных в статье. При сотрудничестве с Home Depot целевая группа провела подробные инженерные расчеты, исследования и расследования заявлений, представленных в статье. Эта целевая группа состояла из общенациональной группы практикующих инженеров-строителей с разнообразным опытом в строительстве с подъемом и возведении зданий типа « большая коробка ». Окончательный отчет был опубликован 12 января 2012 года. «Информация, представленная в этих выводах, поможет Ассоциации в ее усилиях по продвижению преимуществ строительства с подъемом и оспаривание многих заявлений, представленных в статье в Kansas City Star». ^[21]

«Выводы целевой группы на сегодняшний день включают:

1. Разрушение началось в системе стальной конструкции, стальной балки и широкоребристого настила крыши. Эта система крыши является одной из наиболее часто используемых систем в коммерческих зданиях, включая здания с каменными стенами, сборными бетонными стенами и почти всеми формами стеновых конструкций.
2. Бетонные панели Tilt-Up показали себя очень хорошо и выдержали экстремальные нагрузки во время землетрясения EF-5, но рухнули после того, как крыша рухнула из-за отсутствия механизма крепления.
3. Методы строительства с наклоном вверх не сыграли никакой роли в провале.
4. Мнение, что близлежащий магазин Wal-Mart работал лучше, потому что был бетонным, ложно. Wal-Mart получил скользящий удар от шторма, а Home Depot получил прямой удар." ^[22]

Одним из выводов отчета целевой группы было: «Рекомендовать ICC и предписать владельцам зданий использовать укрытия от штормов вместо проектирования зданий для сильных ветров. TCA следует разработать специальные конструкции укрытий от штормов на основе подъемных конструкций для ветров скоростью до 200 миль в час, которые могли бы конкурировать с альтернативными конструкциями из каменной кладки, сборного железобетона или монолитных конструкций. Проектирование укрытий от штормов рассматривается в IBC 2009 года, раздел 423 и ICC-500». ^[22]

• 
  Литая панель на временной литейной площадке (на переднем плане), на заднем плане происходит монтаж панелей. Небольшой розничный магазин, Северная Австралия.
• 
  Литые панели.
• 
  Панель поднимается на место.
• 
  Профиль из экструдированного алюминия.
• 
  Деталь основания наклонной плиты, установленной на ленточных фундаментах. Уровень готового пола будет примерно на 75 мм выше синих вставок. Вставки вставляют резьбовую арматуру в плиту пола.

• Подъемная плита

• Ассоциация по производству бетона Tilt-Up
• Награды TCA
• Tiltup.com
• Правила техники безопасности при работе с наклонными панелями